(57)【要約】【課題】光照射手段からの光を効率よく指に伝えるとともに、装置の小型化及び低コスト化を図る。【解決手段】同一基板１０上に、光センサ１２と、ＬＥＤ１１と、光センサ上に置かれた指等の被写体にＬＥＤからの光を導く導光体とを有する。光センサ１２とＬＥＤ１１の間に、導電性を有する材料で形成された遮光手段２４を設ける。光センサ上には保護部材１３を設け、遮光部材は保護部材上で重なった部分を有する。導光体としては、光透過性の樹脂成形体からなるライトガイド１４又は基板上に塗布された光透過性樹脂を用いることができる。この光透過性樹脂は封止材を兼ねることができる。ライトガイド１４はＬＥＤ１１からの光を光センサ１２上に置かれた指の方向に反射させる反射面を設けることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射手段からの光を被写体に照射し、その光の一部を光センサで受光する画像入力装置において、
前記光センサ上の前記被写体に、前記光照射手段からの光を導く導光体と、
前記光センサ上に設けられた保護部材と、
前記光照射手段と前記光センサとの間に設けられた遮光手段と、を備え、
前記遮光手段は導電性を有する材料で形成され、前記遮光部材は前記保護部材上で重なった部分を有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
前記遮光手段を電気的グランドに落としていることを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項３】
前記被写体は指であり、該指の指紋を読み取ることを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項４】
前記導光体は前記被写体を所定の位置に置かせるためのガイドとして兼用されることを特徴とする請求項１又は３記載の画像入力装置。
【請求項５】
前記導光体は光透過性の樹脂成形体からなることを特徴とする請求項１又は４記載の画像入力装置。
【請求項６】
同一基板上に、前記光センサと前記光照射手段と前記導光体が設けられ、前記導光体は該基板上に塗布された光透過性樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項７】
前記光透過性樹脂は封止材を兼ねていることを特徴とする請求項６記載の画像入力装置。
【請求項８】
前記導光体は前記光照射手段からの光を前記光センサ上の方向に反射させる反射面を有することを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項９】
前記反射面には反射膜が形成されていることを特徴とする請求項８記載の画像入力装置。
【請求項１０】
前記反射面には反射部材が接していることを特徴とする請求項８記載の画像入力装置。
【請求項１１】
前記前記保護部材は光透過性を有していることを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項１２】
前記保護部材は特定の波長の光のみを選択的に透過することを特徴とする請求項１１記載の画像入力装置。
【請求項１３】
前記光照射手段は前記光センサの周囲を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項１４】
前記光照射手段は前記光センサの両側部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【請求項１５】
前記光センサの周囲と前記光照射手段との間の、少なくとも一部に前記遮光手段を配置したことを特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像入力装置に係わり、特に光照射手段からの光を光センサ上に配置された指に照射し、指内を透過散乱して指紋を通過した光を光センサで検出することで指紋の画像入力を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、指紋画像入力装置としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この装置は三角状のプリズムの第１面に指を置き、プリズムの第２面側に配置された光照射手段からプリズムを通して指に対して光を照射し、指からの反射光をプリズムの第３面側に配置されたカメラ等で検出するものである。
【特許文献１】特開平６−９６１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の指紋画像入力装置は光照射手段、カメラ、プリズムを立体的に配置するために装置が大型化し、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等の携帯機器に搭載するのは困難であった。
【０００４】
本発明の目的は、光照射手段からの光を効率よく被写体、特に指に伝えるとともに、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる指紋画像入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の画像入力装置は、光照射手段からの光を被写体に照射し、その光の一部を光センサで受光する画像入力装置において、
前記光センサ上の前記被写体に、前記光照射手段からの光を導く導光体と、
前記光センサ上に設けられた保護部材と、
前記光照射手段と前記光センサとの間に設けられた遮光手段と、を備え、
前記遮光手段は導電性を有する材料で形成され、前記遮光部材は前記保護部材上で重なった部分を有することを特徴とするものである。
【０００６】
更に本発明は、前記光センサ上に被写体である指を配置し、該指の指紋を読み取ることを特徴とする画像入力装置である。
【０００７】
更に前記導光体は光透過性の樹脂成形体からなること、又は前記導光体は前記基板上に塗布された光透過性樹脂からなることが好ましい。この光透過性樹脂は封止材を兼ねることが好ましい。
【０００８】
また、前記導光体は前記光照射手段からの光を前記被写体の方向に反射させる反射面を有すること、更に前記導光体上に前記光照射手段からの光を前記被写体の方向に反射させる反射膜が形成されていること、又は前記導光体に、前記光照射手段からの光を前記被写体の方向に反射させる反射部材が接していることが好ましい。
【０００９】
また、前記光センサ上に光透過性の保護部材を配置し、該保護部材上に被写体（指）を配置することが好ましい。
【００１０】
前記光照射手段は前記光センサの周囲を囲むように配置されていることが好ましいが、場合によっては前記光センサの両側部に設けても良い。
【００１１】
また、前記光センサの周囲と前記光照射手段との間の、少なくとも一部に遮光手段を配置することが好ましい。
【００１２】
また、前記光センサ上に、特定波長の光のみを透過する保護部材を配置し、該保護部材に指を置くことが好ましい。具体的には、前記照射手段が赤外光ならば該保護部材はシリコン基板が好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光照射手段からの光を効率よく指に伝え、遮光手段によって不要光を光センサに入らないようにして高Ｓ／Ｎの画像読み取りができるとともに、静電防止及び電磁シールドの効果を兼用できるため、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる画像入力装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお本発明は特に指紋画像入力装置に限定されるものではないが、好適に用いられる実施形態として指紋画像入力装置を取りあげて説明する。図３〜図６、及び図９は参考例となる図である。
【００１５】
図１は本発明による指紋画像入力装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は図１の指紋画像入力装置のライトガイドを取り外した場合の斜視図である。図３は図１の指紋画像入力装置の第１参考例となる断面を模式的に示した断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、回路基板１０上には、光照射手段としてのＬＥＤ１１、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の光センサ１２が配置され、指１８が光センサ１２上に置かれる。光センサ１２上には必要に応じて薄板ガラスやファイバープレートからなる保護部材１３が形成される。その場合には保護部材１３上に指１８が置かれる。光センサ１２上に窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等を形成することで保護が十分ならば保護部材１３を設けなくともよい。
【００１７】
また保護部材１３は、照明手段であるＬＥＤ１１の波長の光を通して、光センサ１２にこの光を入射させるだけの材料でもよい。したがってＬＥＤ１１が赤外光であれば、保護部材１３は、その赤外光を透過する材料であれば、透明である必要はない。
【００１８】
この場合の材料としてシリコン基板が好ましい。つまり外部からの可視光をカットし、情報として必要なＬＥＤ１１から指１８を透過した赤外光だけを通すことができるので、ノイズの少ない画像を得ることができるからである。
【００１９】
ＬＥＤ１１は光センサ１３の周囲を囲うように設けられているが、周囲全部を囲う必要は必ずしもなく、例えば指１８を長手方向に照射できるように光センサ１３の両側部にライン状にＬＥＤ１１を配置してもよい。
【００２０】
導光体となるライトガイド１４はＬＥＤ１１を覆い、放射された光を光センサ１２上又は保護部材１３上に置かれた指１８に導く。指１８に照射された光は指１８内を透過散乱し、指紋のある指先表面を透過して光センサ１２に入射し、光センサ１２で指紋の隆線（指紋の凹凸）に起因した光強度パターンが検出される。この光強度パターンから指紋のしわの端などの特徴点を抽出し、この特徴点の位置と予め登録してある指紋データの指紋とを照合することで本人であるかどうかの認証を行うことができる。
【００２１】
ライトガイド１４はポリカーボネート、アクリル等の透過率が高い材質のものが好ましく、樹脂成形で形成することができる。ライトガイド１４は回路基板１上で取り外し可能に設ければ、大人用、子供用等指の大きさに合わせたライトガイドを取付けることができる。ライトガイド１４は導光体として機能するとともに、ＬＥＤ１１や光センサ１３の機械的保護部材、指先を光センサ上の所定の位置に置かせるための指ガイドとしても機能する。１５は回路基板１０上に配置されたＩＣ等の電子部品であり、光センサ、ＬＥＤを駆動したり、上述した指紋認証を行うための回路部品である。
【００２２】
図３において、１６は光センサ１２と回路基板１とを接続するボンディングワイヤ、１７はボンディングワイヤ１６を覆うように塗布された封止用樹脂である。１４ａはライトガイド１４の反射面を示し、ＬＥＤ１１からの光が全反射して指に照射されるように傾斜角度が設定される。
【００２３】
図４は本発明による指紋画像入力装置の第２参考例を示す模式的断面図である。本参考例は、図３の上記ライトガイド１４のＬＥＤ１１からの光の利用効率を向上させるためにライトガイド１４上に反射層１９を設けたものである。反射層１９は、アルミニウム、クロム等の金属の蒸着、アルミ箔等の金属箔を貼り付けることで形成できる。
【００２４】
図５は本発明による指紋画像入力装置の第３参考例を示す模式的断面図である。本参考例は、ライトガイド１４を設けず、封止樹脂２１として光透過性樹脂を用い、この封止樹脂に導光体としての機能を持たせたものである。封止樹脂はボンディングワイヤ１６とＬＥＤ１１とを含めて覆うように形成される。ここでは封止樹脂に反射部材としてのプリズム２０が接するように設けて反射面を構成し、ＬＥＤ１１からの光が反射して指に照射されるようにしている。なお、封止樹脂に、図３のように全反射可能な反射面を設けたり、図４のようにアルミニウム、クロム等の金属を蒸着したり、アルミ箔等の金属箔を貼り付けることも可能である。
【００２５】
光透過性樹脂の材料としては、エポキシ、シリコーン、ウレタン、オレフィン等の樹脂を用いることができる。
【００２６】
図６は本発明による指紋画像入力装置の第４参考例を示す模式的断面図である。本参考例は、図５の構成において、ＬＥＤ１１からの光の利用効率を向上させるために、さらに封止樹脂２１に反射層２２を設けたものである。反射層２２は、アルミニウム、クロム等の金属の蒸着、アルミ箔等の金属箔を貼り付けることで形成できる。アルミニウム、クロム等の金属の蒸着、アルミ箔等の金属箔の貼り付けた部材を封止樹脂２１に接するように設けて反射面を構成してもよい。図６は、プリズム等の基材２３に反射膜２２を設けて貼り合わせて反射面を構成した場合を示している。この場合、反射膜２２でＬＥＤからの光が反射されるので、基材２３は反射膜２２を形成できる材料であればよく、プリズムでなくともよい。
【００２７】
図７は、本発明による指紋画像入力装置の第１実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態は、図６の構成において、照明手段であるＬＥＤ１１と光センサ１２の間にあって、光センサ１２の周囲を囲うように、遮光手段２４が設けられている。この遮光手段２４は、不要光が光センサ１２に入らないようにするためのものである。この場合の不要光とは、ＬＥＤ１１からの、指１８に照射されずに光センサ１２に入る光や、指１８側あるいは封止樹脂よりなる導光体部２１の周囲からの外光である。遮光手段２４は、板金、遮光フィルム、樹脂などによって構成される。
【００２８】
この遮光手段２４によって、不要光が除去でき、高Ｓ／Ｎの指紋画像の読み取りが可能となる。
【００２９】
図８は、本発明による指紋画像入力装置の第２実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態は、図３の構成において、ライトガイド１４の内部にあり、照明手段であるＬＥＤ１１と光センサ１２の間にあって、光センサ１２の周囲を囲うように、遮光手段２４が設けられている。遮光手段２４は、板金、遮光フィルム、樹脂などによって構成されている。特に板金で遮光手段２４を構成し、その一部を電気的グランドにおとしておくことによって、静電防止及び電磁シールドの効果も得られるため好ましい。
【００３０】
図９は、本発明による指紋画像入力装置の第５参考例を示す模式的断面図である。本参考例の図８との違いは、遮光手段２４が、封止樹脂１７の表面上に設けられていることである。
【００３１】
この場合、エポキシ系樹脂・アクリル系樹脂・シリコーン系樹脂などを封止樹脂１７上塗布することによって構成する。また封止樹脂１７そのものが遮光性を持ってもよい。
【００３２】
なお、上述したライトガイドや光透過性樹脂に散乱材を混ぜて、ＬＥＤ等の光照射手段からの光を散乱させて、ライン状に光照射手段を配置した場合の光むらを軽減するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は画像入力装置、特に指紋画像入力装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による指紋画像入力装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の指紋画像入力装置のライトガイドを取り外した場合の斜視図である。
【図３】図１の指紋画像入力装置の第１参考例となる断面を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明による指紋画像入力装置の第２参考例を示す模式的断面図である。
【図５】本発明による指紋画像入力装置の第３参考例を示す模式的断面図である。
【図６】本発明による指紋画像入力装置の第４参考例を示す模式的断面図である。
【図７】本発明による指紋画像入力装置の第１実施形態を示す模式的断面図である。
【図８】本発明による指紋画像入力装置の第２実施形態を示す模式的断面図である。
【図９】本発明による指紋画像入力装置の第５参考例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  回路基板
１１  ＬＥＤ（光照射手段）
１２  光センサ
１３  保護部材
１４  ライトガイド
１５  電子部品
１６  ボンディングワイヤ
１７  封止樹脂
１８  指
１９，２２  反射層
２０  プリズム（反射部材）
２１  光透過性封止樹脂
２４  遮光手段
【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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